碳离子束诱导的百脉根花瓣衰老延迟性状关联基因的挖掘及功能验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11705249
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3010.核技术在其他领域中的应用
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The plant appearance quality and the economic value can be greatly promoted by slowing down the speed of petal senescence. It is one of the most environmentally friendly, and efficiently means to extend the lifespan of flower by mutation breeding of new varieties. Carbon-ion beam irradiation, as a powerful physical mutagen, has been widely used in plant breeding and functional genomics research in the post-genome era due to its unique physical and biological advantages. However, there is few study about its improvement effect on petal senescence, meanwhile, mining the key gene resources that are responsible for the mutation traits is relatively weak. Lotus japonicus (MG20), as a potential grass variety is widely used in virescence beautification, and animal husbandry. In our previous work, a novel stable mutant of Lotus japonicus numbered as C416 showing delayed petal senescence was induced by carbon ions accelerated by HIFRL-CSR. Based on the primary association analysis, we found that there were partially overlapping information for mutant genes detected by whole genome resequencing and transcriptome sequencing. Taking this as the breakthrough point, screening and identification of the mutant gene that responsible for the delayed petal senescence of C416 will be performed in this project, as well as the functional verification of the candidate genes by constructing the RNAi and overexpression lines. And then making a deeply excavation of transcriptome data to reveal the genetic mechanism of delayed petal senescence of C416. This study will provide theoretic foundation for research of petal aging in Lotus japonicus or other leguminous plants, as well as to set up an effective method to mine the associated genetic resources of mutation traits that induced by heavy ions radiation.
延缓花瓣衰老速度可极大地提升植物外观品质及经济价值,新品种诱变选育是延长花寿命最为环保经济的手段之一。重离子束辐射是植物诱变育种的重要手段,但其对花瓣衰老性状的改良鲜有报道,性状关联基因资源的挖掘也相对薄弱。前期研究中,利用碳离子束辐射诱变集观赏饲用价值为一体的优质草种百脉根,获得了花瓣衰老延迟突变体C416。基因组和转录组测序结果提示,花瓣衰老相关变异基因信息在二者之间存在重叠。以此为切入点,本项目拟以C416为研究对象,结合前期研究结果,开展性状关联基因的筛选,通过构建候选基因过表达及RNAi沉默株系进行功能验证,以期明确控制C416花瓣衰老延迟性状的关键基因;结合转录组测序在网络调控研究中的优势,系统揭示碳离子束辐射诱导的花瓣衰老延迟性状遗传机制,为豆科植物花器官衰老研究提供理论基础,同时建立起一套行之有效的手段服务于重离子束辐射诱导的突变性状关联基因资源的挖掘。

结项摘要

花寿命与花粉在植物中的传播和繁殖密切相关,同时花期也决定了观赏植物的商业价值。花期长短改变的突变体解析以上特性的有利工具。重离子束辐照在改善植物花形花色方面已有大量报道,但其对花瓣衰老性状的改良鲜有报道,性状关联基因资源的挖掘也相对薄弱。利用中能碳离子束辐照诱变技术,获得了百脉根花器官衰老延迟的突变体C416,其盛花期长达野生型植株的8.03倍。遗传分析表明,C416花延迟衰老为单基因显性遗传,该基因位于第III号染色体4616611 ~ 5331876 Mb之间。建立多样本基因组测序数据分选策略,并进行可行性验证。基于此策略,将候选基因锁定在CUFF.40834,该基因在其他模式植物中表现出与ETR1(乙烯受体)高度一致的特性。同时,生理实验表明C416对乙烯前体不敏感。与前人研究中通过转基因技术引入外源ETR1显性突变基因引起的花衰老延迟突变体不同,C416是首次报道的内源性ETR1突变体。基于不同发育阶段花瓣转录组分析,以植物激素为切入点,系统研究了激素调控网络导致C416花瓣衰老延迟的分子机制。简言之,乙烯、茉莉酸和水杨酸信号通路在C416中呈负调控模式,油菜素内酯和细胞分裂素信号通路呈正调控模式,生长素对花器官衰老表现出双重作用模式。脱落酸信号通路在C416中受到正向调控,表征当乙烯信号通路被阻断时,ABA可能是促进C416花器官衰老的主要激素因子。项目的执行为鉴定百脉根花器官衰老基因奠定了基础,同时建立起一套行之有效的手段服务于重离子束辐射诱导的突变性状关联基因资源的挖掘,也为重离子束在提高豆科植物花寿命的应用提供了新视角。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Research of photosynthesis and genomewide resequencing on a yellow-leaf Lotus japonicus mutant induced by carbon ion beam irradiation
碳离子束辐照诱导黄叶莲突变体光合作用及全基因组重测序研究
  • DOI:
    10.1111/grs.12216
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    GRASSLAND SCIENCE
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Cui, Tao;Luo, Shanwei;Zhou, Libin
  • 通讯作者:
    Zhou, Libin
Strategies for identification of mutations induced by carbon-ion beam irradiation in Arabidopsis thaliana by whole genome re-sequencing
全基因组重测序鉴定拟南芥碳离子束辐照诱导突变的策略
  • DOI:
    10.1016/j.mrfmmm.2017.12.001
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    MUTATION RESEARCH-FUNDAMENTAL AND MOLECULAR MECHANISMS OF MUTAGENESIS
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Du, Yan;Luo, Shanwei;Zhou, Libin
  • 通讯作者:
    Zhou, Libin
Genetic polymorphisms in mutagenesis progeny of Arabidopsis thaliana irradiated by carbon-ion beams and γ-rays irradiations
碳离子束和伽马射线辐照拟南芥诱变后代的遗传多态性
  • DOI:
    10.1080/09553002.2020.1688412
  • 发表时间:
    2019-11-15
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF RADIATION BIOLOGY
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Chen, Xia;Feng, Hui;Zhou, Libin
  • 通讯作者:
    Zhou, Libin

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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